Podręcznik

7. Rezonatory ferrimagnetyczne

Rezonator ferrimagnetyczny jest miniaturową kulką monokryształu granatu żelazowo-itrowego (ang. yttrium iron garnet YIG), o średnicy w granicach 0,5...1,5 mm. Kulka ta zamocowana jest na pręciku dielektrycznym i umieszczona w skrzyżowanych polach magnetycznych: stałym H0 i zmiennym H. Rezonans ma miejsce, gdy częstotliwości pola zmiennego jest równa częstotliwości własnej precesji momentów magnetycznych monokryształu. Częstotliwość precesji zmienia się przez zmianę natężenia stałego pola elektrycznego – zależność (9-63).

 

f_0=\gamma \mathrm{H_0;}

(9-63)

 

Tutaj \gamma jest współczynnikiem żyromagnetycznym. 
Na rys.9.40a pokazano sposób umieszczenia kulki monokryształu między nabiegunnikami elektromagnesu. Kulkę otacza pętle wykonana z cienkiego przewodu metalowego, czasami tasiemki metalowej. Pętla pobudzona jest sygnałem mikrofalowym, gdyż jest zwarciem linii mikropaskowej.
Obwód zastępczy tak umieszczonego rezonatora pokazano na rys.9.40B. Sam rezonator sprzężony jest odbiciowo, a indukcyjność szeregowa LS reprezentuje indukcyjność pętli.


 


    Rys.9.40. Rezonator YIG 
A) Rezonator w polu elektromagnesu. 
B) Obwód zastępczy rezonatora YIG.

Dobrocie rezonatorów ferrimagnetycznych Q0 mieszczą się w granicach 1000...3000. W praktycznych rozwiązaniach sprzęgane są z linią silnie nadkrytycznie i ich dobroć całkowita QL jest wtedy istotnie mniejsza, w granicach 200...800. 
Unikalną zaletą rezonatorów YIG jest możliwość ich szerokopasmowego przestrajania elektronowego przez zmianę H0, czyli przez zmianę prądu cewki elektromagnesu. Zakres przestrajania fmax/fmin może dochodzić do 4. Ta właściwość pozwala na konstrukcję szerokopasmowych oscylatorów mikrofalowych, o czym będzie mowa w jednym z następnych wykładów.